【Linux】システムの起動（BIOS、UEFI）

Linuxにおけるシステムの起動についてまとめました。

Linuxシステムの起動
起動手順(BIOSの場合)
起動手順(UEFIの場合)
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Linuxシステムの起動

Linuxシステムの起動の流れは大まかに整理すると以下のとおりです。

①電源投入。
②ファームウェア (BIOS)が起動しハードウェアの確認と初期化を行う。その後にブートローダを呼び出す。
③ブートローダが起動し、メモリ初期化、システムクロック等の設定を行い、初期RAMディスクをマウントする。その後、カーネルを呼び出す。
④カーネルが「init/systemd」を実行し、LinuxOSが起動する。

起動手順(BIOSの場合)

より細かく説明すると以下のとおり。

①電源投入
②マザーボードのファームウェア(BIOS/UEFI)の起動
- POST(Power On Self Test：ハードウェア診断と初期化)を実行。
- 起動ドライブ（SSD、HDD、CD-ROMなど）を探索し、ファーストブートドライブとして起動。
- BIOSの場合、ブートドライブの先頭ブロック（MBR:Master Boot Record）に書き込まれた第1ステージ・ブートローダをメモリにロードし、ブートストラップローダ(MBR領域にあるプログラム)に制御を移す。
③第1ステージ・ブートローダが動作
- 「/boot」パーティションから第2ステージ・ブートローダーをメモリにロード。
④第2ステージ・ブートローダが動作
- カーネルの選択画面を表示し、選択されたカーネルのカーネルバイナリーファイル(/boot/vmlinuz-バージョン)を第2ステージ・ブートローダが「/boot」ディレクトリ内から見つけてロードする。
⑤カーネルの動作
- メモリの初期化など、pci情報などからハードウェアの初期設定を実施し、メモリにロードされている「initrd」をマウントする。
⑥initrd (カーネルプロセスの起動)
- ルートファイルシステムを読み取り専用でマウントし、「/sbin/init」プログラムを実行。
⑦init (カーネルプロセスの起動)
- Linux上で動くすべてのプログラムは、initプログラムから実行される(PIDは必ず1となる)。そのため、「initはすべてのプロセスの親である」と表現される。
⑧/etc/inittab (他のプロセスの起動)
- initが起動すると「/etc/inittab」を読み込むす。
- 「/etc/rc.d/rc.sysinit」スクリプトを実行。
⑨rcスクリプト (initプロセス)
- rcはRun Controlの略。
- initが「/etc/inittab」で指定されているrcスクリプト（/etc/rc.d/rc.sysinit、/etc/rc.d/rc)を実行し、システムの初期設定(デバイスドライバのロードなど)を行う
- 「rc.sysinit」スクリプトは「/etc/rc.d/init.d/functionsスクリプト」が実行する。

起動手順(UEFIの場合)

①電源投入
②マザーボードのファームウェア(UEFI)の起動
- POST(Power On Self Test：ハードウェア診断と初期化)を実行。
- ハードウェアの確認と初期化。
- GPTパーティションを検索します。複数のブート・デバイスが存在する場合、UEFIブート・マネージャは、ブート・マネージャで定義された順序に基づいて、使用する適切なESPを決定します。efibootmgrツールでは、デフォルト定義を使用しない場合に、別の順序を定義できます。
③セキュア・ブート
- セキュア・ブートが無効の場合、ESPでGRUB 2ブート・ローダーを実行。
- セキュア・ブートが有効の場合、ブート・マネージャーがブート・ローダーから証明書を要求し、証明書が有効な場合は、ブート・ローダーが実行され、次にロードするように構成されているカーネルが検証される。
④カーネル
- ブート・ローダーはvmlinuzカーネル・イメージ・ファイルをメモリーにロードし、initramfsイメージ・ファイルのコンテンツを一時的なメモリー・ベースのファイル・システム(tmpfs)に抽出する。
⑤initrd (カーネルプロセスの起動)
- ルートファイルシステムを読み取り専用でマウントし、「/sbin/init」プログラムを実行。
⑥init (カーネルプロセスの起動)
- Linux上で動くすべてのプログラムは、initプログラムから実行される(PIDは必ず1となる)。そのため、「initはすべてのプロセスの親である」と表現される。
⑦/etc/inittab (他のプロセスの起動)
- initが起動すると「/etc/inittab」を読み込むす。
- 「/etc/rc.d/rc.sysinit」スクリプトを実行。
⑧rcスクリプト (initプロセス)
- rcはRun Controlの略。
- initが「/etc/inittab」で指定されているrcスクリプト（/etc/rc.d/rc.sysinit、/etc/rc.d/rc)を実行し、システムの初期設定(デバイスドライバのロードなど)を行う
- 「rc.sysinit」スクリプトは「/etc/rc.d/init.d/functionsスクリプト」が実行する。

Linuxシステムの起動

起動手順(BIOSの場合)

起動手順(UEFIの場合)

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